《基于Cortex-M4的虚拟机制作与测试》课程设计结题报告

小组成员姓名：20165219王彦博 20165220葛宇豪 20165239其米仁增
指导教师：娄嘉鹏
提交时间：2019年5月27日

任务简介

任务内容：

跑马灯实验；按键输入实验；串口实验；tft lcd显示实验；
web服务器例程实验

任务要求

先在主机上完成实验，成功以后在win7虚拟机上完成实验，最后提交win7虚拟机。

具体要求：

跑马灯实验： 学习LED二极管原理
 掌握ARM的GPIO口工作原理

按键输入实验： 学习按键检测原理
 掌握ARM的GPIO口工作原理

串口实验： 学习串口通信原理
 掌握SP3232芯片的使用方法
 掌握ARM的串行口工作原理

TFT LCD显示实验： 学习4.3寸TFT LCD使用方法
 掌握ARM的GPIO口工作原理

Web服务器例程实验： 学习uIP-1.0协议栈相关知识
 学习以太网控制器DM9000A的使用方法

实践操作

环境搭建

JLINK下载与调试：

把JLINK用USB线连接到电脑usb接口和实验箱板子的JTAG接口上

安装JLINK的驱动，如图

安装CH340G的驱动，便于串口的使用

在驱动安装成功之后，拔掉USB线，然后重新插入电脑，此时电脑就会自动给其安装驱动了。在安装完成之后，可以在电脑的设备管理器里面找到USB串口（如果找不到，则重启下电脑）

MDK5.11安装与破解：

娄老师给了我们mdk5的安装与破解的软件包，只需要按照步骤逐个安装就可以了。其中，破解软件只能在实验室中电脑上运行。

MDK的配置：

同样，在我们自己的win10系统的mdk检测不到jink的链接，在实验室的电脑，成功识别，如图

MDK5会根据我们新建工程时选择的目标器件，自动设置flash算法。我们使用的是STM32F407ZGT6，FLASH容量为1M字节，所以Programming Algorithm里面默认会有1M型号的STM32F4xx FLASH算法。（这一步特别重要，否则无法进行实验）

实践过程

跑马灯实验：

int main(void)
{
	delay_init(168);//初始化延时函数
	LED_Init();//初始化LED端口
	/**下面是通过直接操作库函数的方式实现IO控制**/	
  while(1)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9);
//LED对应引脚GPIOB.9拉低，亮，等同LED0=0;
        GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);
//LED对应引脚GPIOB.8拉低，亮，等同LED1=0;		
		GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7);
//LED对应引脚GPIOB.7拉低，亮，等同LED2=0;
        GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);
//LED对应引脚GPIOB.6拉低，亮，等同LED3=0;		
		GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);
//LED对应引脚GPIOB.1拉低，亮，等同LED4=0;
        GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
//LED对应引脚GPIOB.0拉低，亮，等同LED5=0;		
		delay_ms(500);
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9);
//LED对应引脚GPIOB.9拉高，灭，等同于LED0=1;
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);
//LED对应引脚GPIOB.8拉高，灭，等同于LED1=1;
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7);
//LED对应引脚GPIOB.7拉高，灭，等同于LED2=1;
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);
//LED对应引脚GPIOB.6拉高，灭，等同于LED3=1;
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);
//LED对应引脚GPIOB.1拉高，灭，等同于LED4=1;
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
//LED对应引脚GPIOB.0拉高，灭，等同于LED5=1;
		delay_ms(500);
	}
}

先调用delay_init()函数初始化延时，接着就是调用LED_Init()函数来初始化GPIOB各口为输出，最后再死循环里面实现LED0~LED5交替闪烁，间隔500ms。函数GPIO_SetBits用来设置一组IO口中的一个或者多个IO口为高电平。GPIO_ResetBits用来设置一组IO口中的一个或者多个IO口为低电平。

先编译，后下载。下载成功后，开发板上的6个灯会同时点亮，然后500ms后又同时熄灭，然后500ms后又重新点亮，循环往复。

按键输入实验：

int main(void)
{ 
    u8 key=0;           //保存键值
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	LED_Init();				//初始化LED端口 
	KEY_Init();       //初始化与按键连接的硬件接口
    LED0=1;       //先将灯关闭
    LED1=1;
    LED2=1;
	LED3=1;
	LED4=1;
	LED5=1;
	while(1)
	{
		if(KEY0==0)
		{
			delay_ms(30);
			if(KEY0==0)  key=key|0x01;
		}
		if(KEY0==1)
		{
			delay_ms(30);
			if((KEY0==1) && (key&0x01 ))  {LED0=!LED0; key=key&0xfe;}
		}
		if(KEY1==0)
		{
			delay_ms(30);
			if(KEY1==0)  key=key|0x02;
		}
		if(KEY1==1)
		{
			delay_ms(30);
			if((KEY1==1) && (key&0x02 ))  {LED1=!LED1; key=key&0xfd;}
		}
		if(KEY2==0)
		{
			delay_ms(30);
			if(KEY2==0)  key=key|0x04;
		}
		if(KEY2==1)
		{
			delay_ms(30);
			if((KEY2==1) && (key&0x04 ))  {LED2=!LED2; key=key&0xfb;}
		}	
		if(WK_UP==0)
		{
			delay_ms(30);
			if(WK_UP==0)  key=key|0x08;
		}
		if(WK_UP==1)
		{
			delay_ms(30);
			if((WK_UP==1) && (key&0x08 ))  {LED3=!LED3; key=key&0xf7;}
		}
    }
}

先调用delay_init()函数初始化延时，接着就是调用LED_Init()函数来初始化GPIOB各口为输出，然后是KEY_Init()函数初始化按键，最后在大循环里使用查询的方式判断哪个独立按键被按下，注意使用的是延时消抖。

程序下载成功后，令按键从右到左依次为按键1、按键2、按键3、按键4。则按键1控制最左边第一个灯的翻转，也就是按一下灯亮，再按一下灯灭；按键2控制最左边第二个灯的翻转；按键3控制最左边第三个灯的翻转；按键4控制最左边第四个灯的翻转。

串口实验：

int main(void)
{ 
	u8 t;
	u8 len;	
//	u16 times=0;  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);		     //延时初始化 
	uart_init(9600);	         //串口初始化波特率为9600
	LED_Init();		  		//初始化与LED连接的硬件接口  
	while(1)
	{
		if(USART_RX_STA&0x8000)
		{					   
			USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE,DISABLE);//关闭相关中断
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);    //向串口1发送数据
				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);
//等待发送结束
			}
			printf("\r\n\r\n");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
			USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启相关中断
		}
	}
}

本次实验使用的是丁丁串口助手—SSCOM 3.3观测串口通信收发的数据。硬件上使用USB转9针串口线的USB端连接电脑USB口，串口端连接板卡的RS232串口。

程序下载成功后，打开串口助手，由于我们在程序上面设置了输入任意字符后必须输入回车，串口才认可接收到的数据，所以必须在发送数据后再发送一个回车符，这里XCOM提供的发送方法是通过勾选发送新行实现。只要勾选了这个选项，每次发送数据后，XCOM都会自动多发一个回车(0X0D+0X0A)。设置好了发送新行，我们再在发送区输入你想要发送的文字，然后单击发送，就可以在显示窗口显示“您发送的消息为：xxxxxx”。

TFT LCD显示实验

int main(void)
{ 
 	u8 x=0;
	u8 lcd_id[12];				//存放LCD ID字符串
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);      //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	LED_Init();					  //初始化LED
 	LCD_Init();           //初始化LCD FSMC接口
	LCD_Scan_Dir(U2D_R2L);
	POINT_COLOR=RED;      //画笔颜色：红色
	sprintf((char*)lcd_id,"LCD ID:%04X",lcddev.id);//将LCD ID打印到lcd_id数组。
    LCD_Clear(BLUE);
  	while(1) 
	{		 
		switch(x)
		{
			case 0:LCD_Clear(WHITE);break;
			case 1:LCD_Clear(BLACK);break;
			case 2:LCD_Clear(BLUE);break;
			case 3:LCD_Clear(RED);break;
			case 4:LCD_Clear(MAGENTA);break;
			case 5:LCD_Clear(GREEN);break;
			case 6:LCD_Clear(CYAN);break; 
			case 7:LCD_Clear(YELLOW);break;
			case 8:LCD_Clear(BRRED);break;
			case 9:LCD_Clear(GRAY);break;
			case 10:LCD_Clear(LGRAY);break;
			case 11:LCD_Clear(BROWN);break;
		}
		POINT_COLOR=RED;	  
		LCD_ShowString(30,40,210,24,24,"Explorer STM32F4");	
		LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TFTLCD TEST");
		LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"HELLO");
 		LCD_ShowString(30,110,200,16,16,lcd_id);		//显示LCD ID	      	 
		LCD_ShowString(30,130,200,12,12,"2016/5/4");	      					 
	    x++;
		if(x==12)x=0;
		LED0=!LED0;	 
		delay_ms(1000);	
	} 
}

程序下载成功后，通过把LCD模块插入TFTLCD模块接口，按下电源开关之后，就可以看到LCD模块不停地切换底色。同时该屏幕会显示LCD驱动器的ID以及其他一些固定字符

Web服务器例程实验

int main(void)
{
	/*ST固件库中的启动文件已经执行了 SystemInit() 函数，该函数在 system_stm32f4xx.c 文件，主要功能是配置CPU系统的时钟，内部Flash访问时序，配置FSMC用于外部SRAM*/
	bsp_Init();		/* 硬件初始化 */
	PrintfLogo();	/* 打印例程信息到串口1 */
	/* 检测网卡芯片 */
	{
		uint32_t vid;
		vid = dm9k_ReadID();
		bsp_DelayMS(2);
		if (vid == DM9000A_ID_OK)
		{
			printf("DM9000AE Detect Ok, vid&pid = %08X\n\r", vid);
		}
		else
		{
	printf("DM9000AE Detect Failed, vid&pid = %08X, Expected = %08X\n\r", vid, DM9000A_ID_OK);
		}
	}
	/* 启动webserver */
	WebServer();
}

实验前要将先将笔记本或者台式机的网络ip和实验平台里M4模块内的网络服务器的ip设置为同一局域网网段内

配置好ip以后，打开IE浏览器，在地址栏输入http://192.168.1.11，可以看到uIP内置的web测试页面

课程设计总结

这次课程设计，我们小组遇到了很多的问题与挑战，首先，在实验环境搭建上，由于我们之前从来没有接触arm实验箱的m4模块，在搭建jlink的时候，出现了问题，首先是在设备管理器的串口中检测不到实验箱，以及没有设置好算法，导致打开工程以后无法编译下载程序，以及在代码的理解中，遇到了我们之前学习中的盲区，在虚拟机的制作过程中，因为有了主机实验的经验教训，还算比较顺利的，我们总结了一下，这种实验还是在实验室中比较好，因为自己的电脑系统版本过高，和好多实验需要的软件并不能很好的兼容。

通过这次实验，提高了我们的动手能力，这也是我们在平时实验中缺失的。

参考资料

信息安全系统实验箱指导书

posted @ 2019-05-26 21:06 165219wyb 阅读(293) 评论(0) 编辑收藏举报

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